Ilość i różnorodność sterowników PLC na rynku może być przytłaczająca dla początkującego. Chcąc ukazać pełną ofertę możliwości jaką oferują producenci - w najbliższych postach omówimy różnego rodzaju klasyfikacje i podziały, które pomogą dopasować sprzęt do potrzeb i preferencji.
Warto wiedzieć
Podstawowym parametrem określającym możliwości sterownika PLC jest liczba przetwarzanych sygnałów wejściowych i wyjściowych - tzw. liczba punktów (nazwą tą określa się obwody wejściowe lub wyjściowe).
Umowny podział sterowników ze względu na ilość wejść/wyjść:
nanosterowniki - do 32 punktów ,
mikrosterowniki - do 128 punktów,
układy o średniej liczbie wejść/wyjść - do 1024 ,
układy duże - powyżej 1024 wejść/wyjść.
Pod względem struktury sprzętowej i programowej rozróżniamy sterowniki:
Sterowniki kompaktowe,
Sterowniki modułowe:
małe – składające się z kilku modułów, posiadają do 150 we/wy cyfrowych,
średnie – z mocniejszymi mikroprocesorami, posiadają między 150 a 500 we/wy cyfrowych,
duże - z największymi jednostkami arytmetyczno–logicznymi, powyżej 500 we/wy cyfrowych.
Sterowniki wirtualne.
Sterowniki kompaktowe (blokowe) – zazwyczaj nanosterowniki lub mikrosterowniki (pod względem ilości wejść/wyjść) o sztywnej architekturze. Są to sterowniki dopasowane do konkretnego zastosowania z możliwością obsługi niewielkiej ilości sygnałów sterujących, regulacji ciągłej PID i arytmetyką zmiennoprzecinkową. Montowane są zazwyczaj na szynie DIN 35 mm.
Jak sama nazwa podpowiada sterowniki są kompaktowe, czyli nie zajmują wiele miejsca: zazwyczaj wszystkie niezbędne elementy znajdują się w obrębie jednej obudowy.
Te elementy to zazwyczaj:
CPU,
pamięć,
zasilacz,
niewielka ilość wejść i wyjść (zwykle jedynie cyfrowych, rzadko analogowych).
W sterownikach kompaktowych często możemy spotkać wbudowany niewielki wyświetlacz wraz z klawiaturą. Nazywane są OPLC (Graphic Operator Panel & PLC).
Zalety:
niska cena,
nieduże rozmiary,
kompleksowe rozwiązanie.
Wady:
brak możliwości rozbudowy o dodatkowe moduły,
brak zaawansowanych funkcji,
niewielkie możliwości sprzętowe i obliczeniowe,
konieczność wymiany całego modułu w przypadku uszkodzenia jednego z elementów,
możliwość wykorzystania jedynie do małych projektów, nieskomplikowanych instalacji czy sterowania niewielką liczbą urządzeń.
Przykładowe zastosowania:
Mikrosterowniki:
automatyzacja maszyn i urządzeń,
zdecentralizowane struktury sterowania małych obiektów np. przepompownie, oczyszczalnie.
Nanosterowniki:
układy sterowania oświetleniem,
sterowanie urządzeniami domowymi,
sterowanie napędami bram wjazdowych.
Wraz z rozwojem sterowników kompaktowych producenci zacierają różnicę pomiędzy nimi a sterownikami modułowymi. Na dzień dzisiejszy można na rynku znaleźć sterowniki kompaktowe z otwartą architekturą, możliwością rozszerzenia o kolejne moduły - nie dotyczy to jednak wszystkich modeli.
Sterowniki modułowe (panelowe, swobodnie konfigurowalne) – sterowniki zazwyczaj zawierające układy o średniej i dużej ilości wejść/wyjść. Układy występują jako oddzielne moduły lub moduły połączone przez wspólną szynę lub gniazda. Można dowolnie je konfigurować, łączyć, modyfikować czy rozszerzać poprzez dodawanie odpowiednich modułów zgodnie z zapotrzebowaniem.
Sterownik modułowy składa się z:
płyty / kasety łączeniowej z gniazdami lub innym systemem do podłączenia wybranych modułów,
jednostki centralnej CPU,
modułu zasilacza,
modułów opcjonalnych.
Jak można zauważyć możliwość dodania modułów opcjonalnych sprawia, że sterownik modułowy ma szerokie spektrum możliwości, może być stosowany do bardzo wymagających projektów czy rozbudowywany (prawie) w nieskończoność, co sprawia, że ma szerokie zastosowanie w przemyśle np. chemicznym, petrochemicznym, energetyce, przetwórstwie surowców i wielu innych.
Przykładowe moduły opcjonalne:
moduł wejść/wyjść cyfrowych,
moduł wejść/wyjść analogowych,
moduł pozycjonowania osi (APM),
moduł szybkich liczników (HSC),
moduł wejściowy dla czujników temperatury,
moduł do pomiaru energii,
moduł komunikacji z siecią (np. Ethernet),
moduł regulatora PID, regulatorów rozmytych.
Zalety:
modułowość, możliwość rozbudowy,
możliwość personalizacji w zależności od potrzeb,
awaria jednego modułu nie wpływa na pracę pozostałych,
zaawansowane funkcje,
ogromne możliwości sprzętowe i moc obliczeniowa CPU,
większa ilość pamięci,
szybsze od sterowników kompaktowych w przetwarzaniu złożonych algorytmów,
możliwość pracy wieloprocesowej.
Wady:
wysokie koszty,
duże rozmiary,
wykwalifikowani specjaliści potrzebni do programowania, konserwacji i montażu.
Zastosowanie:
automatyzacja maszyn,
automatyzacja linii produkcyjnych,
automatyzacja obiektów technologicznych.
Warto wiedzieć
Odmianą sterowników modułowych są systemy rozproszone, w których moduły oddalone są od siebie a komunikacja miedzy nimi (modułami rozproszonymi) i CPU (jednostką centralną) odbywa się za pomocą różnych magistrali (sieci) przemysłowych.
Sterowniki wirtualne – są to sterowniki, których funkcje realizuje specjalny program komputerowy zainstalowany na komputerze PC. Nie ma fizycznego sterownika PLC – stąd nazwa wirtualny. Zamontowane w komputerze specjalne karty we/wy umożliwiają komunikację sterownika wirtualnego z fizycznymi elementami.